发明内容
本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的落锤式弯沉仪激光校准装置。
本发明所提供的落锤式弯沉仪激光校准装置包括传感器系统和惯性质量体系系统;所述惯性质量体系系统用于获得路面下沉距离,所述传感器系统用于测量所述惯性质量体系系统所获得的路面下沉的距离。
所述激光传感器系统包括激光传感器和激光传感器外壳;所述质量惯性体系系统包括质量惯性体系外壳,弹簧和质量块;其中,所述激光传感器固定连接至所述激光传感器外壳;所述激光传感器外壳固定连接至所述质量惯性体系外壳的上方,所述弹簧固定连接至所述质量惯性体系外壳内,所述质量块固定连接至所述弹簧。
所述质量惯性体系系统还包括轴承系统,所述质量块固定连接至所述轴承系统,所述轴承系统固定连接至所述质量惯性体系系统的外壳。
所述轴承系统包括第一固定轴承、第二固定轴承、第一活动轴承和第二活动轴承,所述第一固定轴承和第二固定轴承通过分别通过固定连接块连接至质量惯性体系系统外壳上,所述第一活动轴承和第二活动轴承分别通过连接件与所述第一固定轴承和第二固定轴承连接,且所述第一固定轴承和第二固定轴承成对角设置,所述第一活动轴承和所述第二活动轴承对角设置;所述第一活动轴承和所述第二活动轴承之间通过连接杆连接,所述质量块固定连接至连接杆。
所述连接杆为型结构。
所述传感器系统通过焊接或螺栓固定至所述惯性质量体系系统的上方。
所述弹簧的上端连接至所述质量惯性体系系统外壳内,所述弹簧的下端与所述质量块的下端连接。
所述连接杆的两侧对称设置弹簧和质量块,所述激光传感器系统还包括与所述对称设置的弹簧和质量块对应的激光传感器。
所述校准装置与信息收集和分析系统相连接。
本发明提供了一种落锤式弯沉仪激光校准装置,通过采用将质量惯性系统与激光传感系统相结合的方式,实现了高精度的路面弯沉无损检测。校准精度能够达到在20微米到3毫米范围内的O.5%。
具体实施方式:
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供了一种落锤式弯沉仪激光校准装置,通过采用将质量惯性系统与激光传感系统相结合的方式,实现了高精度的路面弯沉无损检测。所述惯性质量体系系统用于获得路面下沉距离,所述传感器 系统用于测量所述惯性质量体系系统所获得的路面下沉的距离。
激光传感系统包括激光传感器和激光传感器外壳。质量惯性系统包括质量惯性系统外壳,质量块,弹簧,轴承和轴承座。其中,激光传感器外壳固定连接至质量惯性系统外壳的上方,激光传感器固定连接至激光传感器外壳。弹簧固定连接至惯性质量系统外壳内,质量块与弹簧固定连接,且不与惯性质量系统外壳连接。
当地面下沉时,校准装置向下移动,即质量惯性系统外壳和激光传感器外壳下沉。由于质量块并不直接与质量惯性系统外壳相连,其通过弹簧与外壳相连。当质量惯性体系外壳由于地面的下沉而向下移动时,质量块在惯性的作用下,并不产生移动。在这个过程中,由于激光传感器外壳与质量惯性体系外壳固定连接,且激光传感器与激光传感器外壳固定连接,在地面下沉时,激光传感器也随着向下移动。此时,由于质量块的惯性,并不产生位移,那么通过激光传感器的移动,激光传感器通过对打在质量块上的激光的位移,可以精确地测量地面下沉的距离。此外,质量块通过轴承系统连接至惯性质量系统外壳上,惯性体系保证了质量块的惯性运动。
本发明提供的落锤式弯沉仪激光校准装置,通过将激光传感系统与质量惯性体系系统相结合,利用弹簧和质量块在运动过程中的特性,并结合激光的精准测量特性,提供了高精度的测量校准。
在本发明中,将质量惯性作用原理以及精准的激光距离测量完美地结合在一起,完成地面下沉的测量。
其中,惯性质量体系用于测量(获得)路面下沉的距离。例如可以根据质量惯性原理,测量路面下沉的距离。传感器系统用于测量惯 性质量体系系统所测量的(获得的)路面下沉的距离。由于物体均具有惯性,即物体具有保持静止状态或者匀速直线运动状态的性质,质量越大惯性越大,也就是说质量越大,改变物体的保持静止状态或者匀速直线运动状态的难度越大,所需的改变这种状态的力越大。那么本发明利用了这一原理,提出了惯性质量体系系统,其中,质量惯性体系系统中包括了质量块,质量块与质量体系系统外壳并不直接连接,而是通过弹性设备,例如弹簧,与质量体系系统外壳相连接。
当本发明所提供的落锤式弯沉仪激光校准装置下沉时,由于质量块是和弹簧连接,而并不直接与质量体系系统外壳连接,质量块并不会立刻产生移动。而弹簧是随着质量惯性体系系统下沉的,质量块随后在重力下才会下落。本发明就是利用了质量块的这一特性实现了对地面下沉的测量和获取。
本发明所提供的落锤式弯沉仪激光校准装置同时还提供了激光传感系统,其中激光传感系统外壳固定设置在质量体系系统的外壳上,如图1所示的,激光传感器系统包括了设置在其外壳上的激光传感器。激光传感器是利用激光技术进行测量的传感器。激光传感器可以将感受到的被测量的距离转换成可输出的信号,从而获得相应的位移的数据。
本发明所提供的激光传感器系统中的激光传感器,将激光二极管所发射的激光打到质量惯性体系系统的质量块上,由于激光传感器系统固定设置在质量惯性体系系统的外壳上,那么在本发明所提供的落锤式弯沉仪激光校准装置下沉时,激光传感器系统和质量惯性体系系 统会同时下沉。由于传感器的激光是打在质量块上的,如上所述,由于质量块的惯性,在落锤式弯沉仪激光校准装置下沉时,质量块并不会立即下沉,激光传感器在这一时刻却随着落锤式弯沉仪激光校准装置的下沉而下沉。那么由于激光传感器的移动,那么打到质量块上的激光的距离就会发生变化,根据这一距离的变化,可以精确地测量地面下沉的距离。
具体来说,落锤式弯沉仪激光校准装置下沉,质量体系系统的下沉运动,使得激光打在质量块上的距离产生了变化,那么这之间的变化,由于激光传感器的上述特点可以很精准地感知到,并将这种变化转换成电信号传输至信息收集和分析系统,进行,数据分析和处理。
因此可知,本发明所提供的落锤式弯沉仪激光校准装置将物体的惯性和激光传感器的高精度的测量原理很好地结合在一起,实现了对路面下沉的距离的测量。
下面结合附图所给出的一个实施例对本发明所提供的落锤式弯沉仪激光校准装置进行示例性的说明。需要说明的是,本实施例仅是示例性地说明实现本发明的方案,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,可以根据下述实施方式所获得的其他方式,并且这些获得的其他方式都属于本发明保护的范围。
图1提供了本发明的一个实施例所提供的落锤式弯沉仪激光校准装置,包括激光传感系统和质量惯性体系系统,其中,激光传感系统包括激光传感器1和激光传感器外壳2。激光传感器1固定连接至激光传感器外壳2上。质量惯性体系系统包括轴承系统3、质量块4、弹簧5和质量惯性体系系统外壳7。激光传感器外壳2固定连接至质量惯性体系系统外壳7上。
其中,激光传感器1固定连接至激光传感器外壳2;激光传感器外壳2固定连接至质量惯性体系外壳7的上方,例如,可以通过焊接或螺栓固定至所述惯性质量体系系统7的上方。即激光传感器系统固定连接至惯性质量体系系统的上方,例如通过焊接或者螺栓固定的方式。
弹簧固定连接至质量惯性体系外壳7内,质量块4固定连接至弹簧5。质量块4固定连接至轴承系统3,轴承系统3固定连接至质量惯性体系系统的外壳7。
具体来说,如图1和2所示,质量惯性体系系统中弹簧5与质量惯性体系系统外壳7固定连接,例如弹簧5的上端51连接至质量惯性体系系统外壳7上。质量块4连接至弹簧5,并不与质量惯性体系系统外壳7相连。例如,质量块4的下端通过连接杆与弹簧的下端52相连。图2所示的弹簧5与质量块4以及质量体系外壳7的这种连接方式仅是示例性的,任何一种实现,质量块4并不与质量惯性体系系统外壳7相连,而是通过弹簧5与之相连的方式均属于本发明的保护范围。弹簧5也可以替换成任何一种能够实现本发明的技术方案的弹性装置。
质量块4与轴承系统3固定连接,例如,通过螺钉与轴承系统3相连。其中轴承系统3固定连接至质量惯性体系系统外壳7上。如图2所示,轴承系统3可以包括第一固定轴承81和第二固定轴承82和第一活动轴承83和第二活动轴承84。固定轴承通过固定连接块连接至质量惯性系统外壳7上,固定轴承通过连接件6连接至活动轴承上,即第一固定轴承81和第二固定轴承82分别通过固定连接块连接至质量体系系统外壳7上,第一固定轴承81通过第一连接件61与第一活动轴承83连接,第二固定轴承82通过第二连接件62与第二活动轴承84连接。第一活动轴承83和第二活动轴承84之间通过连接杆31连接,连接杆31可以是“”这样的结构。如图2所示,轴承系统3中,第一固定轴承81和第二固定轴承82成对角设置,第一活动轴承83和第二活动轴承84成对角设置。第一固定轴承81还可以和第一活动轴承83设置在同一水平面上,且第二固定轴承82还可以和第二活动轴承83设置在同一水平面上,成直角四边形的设置方式。
如图2所示,在本发明提供的落锤式弯沉仪激光校准装置处于未下沉的状态时,弹簧处于拉伸状态,第一活动轴承83和第二活动轴承84分别与第一固定轴承81和第二固定轴承82处于同一水平线上。质量块4在弹簧5和轴承系统3的作用下处于静止状态。当本发明提供的落锤式弯沉仪激光校准装置产生下沉时,由于质量块4的惯性,依然保持静止状态,并不产生位移。而这时,弹簧收缩,轴承系统3在质量块4以及落锤式弯沉仪激光校准装置下沉的作用下,第一活动轴承83和第二活动轴承84产生运动。则与第一固定轴承81和第二 固定轴承82之间形成了平行四边形。随后由于弹簧5和轴承系统3不再对质量块4有支撑作用,质量块4在重力的作用下下沉。
本发明提供的落锤式弯沉仪激光校准装置,以大地作为测量基础,测量地面下沉的距离。当地面下沉时,本装置将会随之下沉,但是由于质量块4的惯性作用,质量块4并不向下运动,由于激光传感器1的激光打在质量块4的顶端上,且激光传感器外壳2与质量惯性体系系统外壳7固定连接,在本装置下沉的时候,激光传感器1也随之下沉,但是此时质量块4并不移动,质量块4和激光传感器1之间的距离会产生变化,那么,激光传感器1打到质量块4激光的距离就会有所变化,即可测定的目标距离就会有所变化。激光传感器1可以精确地感知到这种变化,并将其转换成电信号传输至,例如信息收集和分析系统,进行数据分析和处理,从而获得所测量的路面下沉的距离。
如上所述的,本装置采用了轴承系统3,在装置下沉的过程中,质量块4由于惯性作用并不产生位移。此时,由于第一活动轴承83和第二活动轴承84是可活动轴承,两个活动轴承则产生运动。则与第一固定轴承81和第二固定轴承82之间形成了平行四边形。随后,质量块4在重力的作用下,产生回落,则第一活动轴承83和第二活动轴承84则也返回原来的位置,即与第一固定轴承81和第二固定轴承82之间成直角四边形。这样的结构的设置,保证了质量块4在本装置下沉过程中的相对运动,避免了由于质量惯性体系系统的不同位置所带来振动而产生的偏移。
尽管图2中,仅图示了在连接杆31上连接了一个质量块4和弹簧3。但是,也可以在连接杆31的相对侧对称设置另一套质量块和弹簧,同时在激光传感器系统中另设激光传感器与之配合进行数据测 量。也就是说,可以在本发明所提供的落锤式弯沉仪激光校准装置的质量惯性体系系统中的连接杆31两侧对称设置两套质量块和弹簧,且激光传感器系统中设置两个激光传感器,分别与对称设置的质量块相配合,同时对路面下沉的距离的测量。
下面以在本发明所提供的落锤式弯沉仪激光校准装置中设置两套质量块和弹簧并相应地设有两个激光传感器为例,进行实际路面下沉距离测量时的示例,其中,为了能区分两个激光传感器所测量的数据进行区分,将两个激光传感器称为激光传感器1和激光传感器2:
第一组测试数据:
第二组测试数据:
上述两个表中,中心点,是指对称设置的质量块之间的中间位置。中心点位移是指中心位置的位移,即为激光传感器1和激光传感器2的测量值的平均值。平均值,是指多次测量的平均值,例如激光传感器1进行10次测量所获得的值的和的平均值。与实际值的误差,是指平均值与实际值之间的误差。误差率,是指与实际值的误差与平均值的比值。
根据上述第一组和第二组测量的数据可知,基于本发明所提供的落锤式弯沉仪激光校准装置这种设计结构下所获得的测量数据的误差率均在O.5%,即5‰之内,达到了行业标准中所要求的5‰的要求。
此外,本发明所提供的落锤式弯沉仪激光校准装置与信息收集和 分析系统相连接,用于及时地接收和分析本落锤式弯沉仪激光校准装置所检测到的信号。
本落锤式弯沉仪激光校准装置将激光传感器与质量惯性体系系统相结合方式,提高了校准的精度,能够达到在20微米到3毫米范围内的O.5%。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。